خازن های اصلاح ضریب قدرت

[علیرضا پورحبیب]

خازن‌های اصلاح ضریب قدرت نسبت به هارمونیک‌ها حساس اند. این هارمونیک‌ها شامل هارمونیک‌ های پنجم، هفتم، یازدهم، سیزدهم و … هستند علاوه بر این مشکل، مشکلات زیر نیز موجب خرابی بانک‌های خازنی می شود:

·    تشدید

·    اضافه ولتاژ

·    امواج کلید زنی

·    جریان هجومی

·    ولتاژ آنی بارگیری جرقه

·    تخلیه/ بازبست ولتاژ

 
بسته به طراحی ساختار اساسی بانک‌های خازنی، حدود پایداری در مقابل اضافه ولتاژ، اضافه جریان و هارمونیک‌ها برای دور کردن خازن از خرابی بسیار مهم است.

 
[list]

[*]امواج کلید زنی در بانک خازنی
[/list]

اساساً خازن‌ها امواج کلید زنی تولید می کنند که عموماً به عنوان جریان هجومی و اضافه ولتاژ آنی دسته بندی می شوند.

جریان هجومی پدیده ای است که هنگام به مدار وصل کردن خازن‌ها رخ می دهد. امپدانس ارائه شده توسط خازن طبیعتاً بسیار کم و مقاومتی است. این امر منجر به جریان هجومی به بزرگی ۵۰ تا ۱۰ برابر جریان اسمی می شود که  از خازن عبور می کند، دلیل این عمل این است که امپدانس ترانسفورماتور در زمان روشن کردن خازن‌ها فقط در مقابل شار جریان مقاومت می کند.

                                                            جریان هجومی در خازن ها
 

این امر هنگامی پیچیده می گردد که در ترکیب موازی بانک خازنی ممکن است جریان هجومی کلید زنی به سطحی بالاتر از ۲۰۰ تا ۳۰۰ برابر جریان اسمی برسد.این جریان هجومی  نتیجه تخلیه خازن‌های از پیش شارژ شده موازی با آن می باشد.

در هنگام خاموش کردن (از مدار خارج کردن) خازن‌ها، بسته به شارژ ذخیره شده در آن، اضافه ولتاژ ناگهانی بالاتری در این زمان بوجود خواهد آمد که ممکن است موجب پدید آمدن جرقه در پایه ها شود. هنگامی که خازن خاموش می شود شار الکتریکی در خود نگه می دارد و بوسیله مقاومت‌های تخلیه، دشارژ می شود. مدت زمان تخلیه عموماً بین ۶۰ تا ۱۸۰ ثانیه می باشد.

تا زمانی که تخلیه به شکل موثری صورت نگرفته نمی توان خازن‌ها را به مدار باز گرداند. هرگونه بازبست خازن قبل از تخلیه کامل دوباره موجب افزایش جریان هجومی می شود.

 به همین منظور در مواردی که بارهای متغیر جبران سازی می شود پیشنهاد می گردد از بانک‌های خازنی اتوماتیک استفاده شود و  همچنین در خازن گذاری به صورت ثابت برای مینینم بار خازن در نظر گرفته شود.

 
[list]

[*]قطعات مورد استفاده در جبران سازی به همراه خازن‌ها
[/list][list]
[list]
[*]فیوزها
[/list][/list]

با توجه به سطح اتصال کوتاه در بانک های خازنی باید از فیوزهایHigh Rupture current)  HRC ( برای محافظت در مقابل اضافه جریان استفاده شود مقدار جریان دهی فیوزها طبق استاندارد از ۴.۱ تا ۵.۱ برابر جریان نامی خازن‌ها انتخاب شود این نوع فیوزها دارای قدرت قطع بالایی هستند. برای حفاظت بانک های خازنی از فیوزهایی استفاده می شود که نسبت به اتصال کوتاه و اضافه بار سریع واکنش نشان داده و قطع شوند به همین دلیل از فیوز کاردی یا سکسیونر استفاده می شود.

                                              

[list]
[list]
[*]مقاومت های تخلیه
[/list][/list]

به منظور کاهش ولتاژ دو سرخازن های اصلاح ضریب قدرت پس از خارج شدن آنها از مدار از مقاومت‌هایی که به ترمینالهای خازن، بسته شده است استفاده می کنند. مقدار این مقاومت‌ها متناسب با توان خازن‌ها متفاوت است.

این مقاومت باید بتواند میزان ولتاژ را در مدت ۳ دقیقه پس از قطع خازن‌ها به میزان کم خطر (پایینتر از ۷۵ ولت) کاهش دهد. در حالت‌های خاصی که خازن مستقیماً به سیم پیچ‌های الکتروموتور وصل می شود نیازی به مقاومت تخلیه نبوده و باید تا توقف کامل موتور از تماس با قسمت‌های برقدار خازن، اجتناب شود. طبق استاندارد خازن‌ها باید برای وصل مجدد به مدار حداکثر تا ۱۰ درصد ولتاژ نامی شارژ باشند.

                   خازن اشنایدر

 مقاومت تخلیه توسط سازنده بر حسب توان خازن محاسبه می شود و در هنگام ساخت یونیت به خازن متصل می گردد. همچنین روی پلاک خازن مدت زمان تخلیه را مشخص می‌کنند. در مواردی که نیاز به تخلیه سریع خازن جهت سوییچینگ به مدار باشد به جای مقاومت از مدار تخلیه سریع استفاده می شود. 

[list]
[list]
[*]تریستور سوییچ
[/list][/list]در مواردی که تغییرات ضریب قدرت سریع می باشد باید از تریستور سوییچ به جای کنتاکتور خازنی استفاده نمود این قطعات به همراه مدار تخلیه سریع به خازن متصل شده و در ۵ میلی ثانیه می توانند بعد از خروج خازن به مدار می توانند خازن را به مدار وارد کنند.

[list]

[*]استفاده از رگولاتور هوشمند در بانک خازنی
[/list]

علاوه بر این می توان با استفاده از رگولاتور هوشمند خیلی ساده تر اطلاعات زیادی از مدار بدست آورد.  رگولاتور هوشمند برای مدیریت بانک های خازنی در دو مدل ۶ و ۱۲ پله طراحی و ساخته شده است. از مزایای رگولاتور هوشمند کنترل و اندازگیری ولتاژ، توان، جریان بار، جریان راکتیو، اعوجاج هارمونیک ولتاژ، کسینوس فی، گام های اتصال خازن ها، تعداد دفعات قطع و وصل خازن ها، ثبت تاریخ هشدارها و سنجش دمای محیط داخل تابلو برق است.

                                          رگولاتور هوشمند

 

---

برای ورود هر یک از خازن های بانک خازنی به مدار از یک کنتاکتور خازنی استفاده می شود. کنتاکتور خازنی را می توان توسط رگولاتور هوشمند وارد مدار کرد. به عنوان مثال در صورتی که تعداد ۹ خازن۲۵ کیلووار داشته باشیم، به ۹ کنتاکتور خازنی و یک رگولاتور ۸ پله استفاده می شود. برای هر خازن باید از فیوز جداگانه استفاده شود و تنها از یک مدار فرمان برای بانک خازنی می توان بهره برد.

[font=IRSans]ابتدا دو خازن وارد مدار می شود و خازن های بعدی جفت جفت اضافه می شود و پس از ورود خازن ۱ و ۲ به مدار، به ترتیب خازن های سوم تا هشتم یکی یکی وارد مدار می شوند.
[/font]